運輸類飛機CCAR25.671(d)適航符合性驗證方法探討

摘 要:本文對運輸類飛機CCAR25.671(d)適航條款要求進行了分析探討，提出適航符合性驗證的方法建議，從設計考慮、分析計算、安全性分析和試驗驗證，針對每一種符合性驗證方法給出了具體的實施方法和要點。

關鍵詞:運輸類飛機 CCAR25.671(d) 全發失效 備用動力源 適航 符合性驗證方法

中圖分類號:V24\t\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0229-03

CCAR-25《運輸類飛機適航標準》是運輸類飛機研制必須滿足的最低安全標準。適航標準CCAR-25中條款25.671(d)明確規定飛機必須設計成在所有發動機都失效的情況下仍可操縱。

目前國內還沒有CCAR25.671(d)適航符合性驗證的經驗，正在研制的某型飛機將是國內第一架做模擬所有發動機失效飛行試驗科目的民用運輸類飛機。本文結合適航條款要求和某型飛機目前CCAR25.671(d)適航符合性驗證的思路，總結提出了運輸類飛機CCAR25.671(d)的適航符合性驗證思路和實施方法。

1 適航條款要求

25.671總則(CCAR25-R3)。

(d)飛機必須設計成在所有發動機都失效的情況下仍可操縱。如果表明分析方法是可靠的，則可以通過分析來表明滿足本要求。

該條款的目的是為了所有發動機都失效的情況下，飛機仍是可操縱的，并且有能力從合適的進場速度拉平到接地時的著陸狀態。

對使用鋼索等純機械操縱系統的飛機，操縱系統不由發動機提供動力，其功能與發動機失效與否無關。因此，全發失效時飛機仍是可操縱的。

對于人工機械操縱，液壓助力的機械-液壓助力式飛機，若動力源是由發動機帶動的液壓泵、冷氣泵或發電機電源，則在全發失效時，動力操縱系統全部失效。此時對飛機的操縱則轉換為機械操縱。此時，全發失效時飛機仍是可操縱的。

對于具有電傳操縱系統的電傳式飛機，要求在全發失效(諸如多發動機同時吞鳥)這種最為嚴重的情況下，電源系統和液壓系統仍然必須能夠向飛行操縱系統提供必需的能源，以使飛行仍然具有可操縱性。下文主要探討電傳式飛機全發失效時的符合性驗證方法。

2 適航符合性驗證思路

為了保證在飛機所有發動機全部同時失效的情況下的飛機可操縱性，在現代的先進民用運輸機上普遍都采用了安裝應急備份系統RAT(沖壓空氣渦輪)。在出現全機喪失液壓能源或電源的應急情況下，自動或人工使其從飛機上放出，在飛機迎面氣流的沖擊下，風葉旋轉，帶動渦輪旋轉，渦輪再驅動能源發生裝置轉動，將空氣動力所做的機械功，全部轉換為所需要的能量。，例如空客某型飛機的RAT模型圖見圖1所示。這是在飛機全發失效時，提供安全飛行最低需用應急能源(電源或液壓源)的一種有效和可靠的方法。

為了滿足CCAR25.671(d)適航條款要求除了解決備用動力源的問題，設計時還需要考慮雙發停車后液壓能源的用戶有哪些才能夠繼續安全飛行和安全著陸，全發失效后備用動力源的能力需求，雙發失效飛機失去交流電到備用系統工作這段時間內蓄壓器的能力能否滿足要求。

適航符合性驗證時分析計算雙發失效后備用動力源對應液壓系統可以操縱的用戶能完成飛機的安全操縱，并且有能力從合理的進場速度拉平到接地時的著陸狀態。分析計算失去交流電到備用動力源啟動到提供穩定的液壓能源這段液壓空白時間內蓄壓器的能力能夠滿足需求。還需要試驗驗證全發失效后，飛機仍然應該是可操縱的，并且有能力從合理的進場速度拉平到接地時的著陸狀態。

3 符合性驗證方法

民用運輸類飛機的符合性方法定義如下:MC0——簡述，MC1——設計說明，MC2——分析和計算，MC3——安全性評估，MC4——試驗室試驗，MC5——飛機地面試驗，MC6——飛行試驗，MC7——檢查，MC8——模擬器試驗，MC9——設備鑒定。

航空規章咨詢委員會(ARAC)對CCAR25.671(d)條款的符合性方法提出了如下建議。

(1)應通過評估確定，在所有發動機都失效的情況下，考慮啟動備用系統花費的時間，在不需要特殊的駕駛技巧或體力的情況下，飛機仍可操縱。并且按照飛機飛行手冊(AFM)程序重新啟動發動機期間，飛機也應該是可操縱的。

(2)一般情況下，起飛和著陸階段是最重要的飛行階段，尤其對于帶有依賴空速的應急動力系統的飛機更是如此。需要通過分析或用試驗證明，在所有發動機失效到備用系統工作這段時間內，飛機仍然具有足夠的液壓壓力/供電能力。如果備用系統需要依靠氣動力方法產生動力，那么需要飛行試驗證明備用系統能夠向操縱系統提供足夠的電能和液壓壓力。飛行試驗中所采用的速度應該是飛機有能力進場和拉平到安全的著陸姿態使用的最小速度。

為了保證飛機可操縱，飛機上與飛機操縱相關的飛行控制、電源、液壓能源系統均為影響CCAR25.671(d)條款符合性的相關系統。根據運輸類飛機全發失效的適航要求、符合性驗證思路和ARAC的建議，建議CCAR25.671(d)飛控系統的符合性方法為1、2、3、6和8，電源系統符合性方法1和2，液壓能源系統的符合性方法為1、2和3。

4 MOC1設計說明

在全發失效的情況下，可以考慮備用動力源提供的液壓動力，此動力源相對發動機是獨立的;在分配液壓能源系統的用戶時，需考慮雙發失效后，備用動力源對應的液壓系統可以操縱的用戶應該能完成飛機的操縱;要考慮雙發失效飛機失去交流電到備用動力源啟動，液壓能源系統建立壓力為止的液壓動力空白問題。

例如，某型飛機采用雙發尾吊布局，液壓能源系統由三套(1＃，2＃和3＃系統)完全獨立的液壓能源系統構成，每套系統都由一個主泵，一個備用泵，一個系統蓄壓器，一個自增壓油箱，油濾，一些必須的控制閥組成。1＃和2＃系統的主泵為發動機驅動泵(EDP)，分別由左、右兩側的飛機發動機提供動力。備用泵為電動泵(ACMP)，它們分別由安裝在右側和左側發動機上的發電機提供電源。3＃系統的主泵和備用泵均為電動泵(ACMP)，分別由安裝在右側和左側發動機上的發電機通過重要匯流條提供電源，但在雙發或發電機失效時，它們則由備用沖壓空氣渦輪發電機(RAT)通過重要匯流條提供電源。

某型飛機在正常工作狀態下，三套液壓系統同時為各自的液壓用戶提供液壓能源，液壓能源系統及其用戶在飛機上的位置如圖2所示。在所有發動機失效后，電源系統和液壓系統不能正常供電和供壓，啟動RAT，1#和2#液壓系統喪失供壓能力，飛機只能由3#液壓系統供壓，操縱一側升降舵、一側副翼和方向舵、一對多功能擾流板可操縱，實現飛機的最小操縱，3#液壓系統供壓原理圖如圖3所示。

4.1 MOC2分析計算

在對CCAR25.671(d)的符合性驗證中，需要計算最小舵面的氣動性能、備用動力源的能力，說明飛機全發失效時，能滿足條款的要求。分析全發失效后備用動力源對應液壓系統可以操縱的用戶能完成飛機的安全操縱，并且有能力從合理的進場速度拉平到接地時的著陸狀態。

對于系統設計為主動力失效后，備用動力源啟動供能之間有時間間隔的系統架構，則需要根據飛控系統的舵面控制最小流量需求，計算全發失效飛機失去交流電到備用動力源啟動到提供穩定的液壓能源這段液壓動力空白時間內蓄壓器的能力能否滿足要求。

4.2 MOC3安全性評估

首先分析所有液壓能源系統全部失效對飛機的影響是災難級的，從而得出所有發動機失效導致所有液壓能源系統失效及備用動力源失效的概率要求，為達到概率要求，應該具有備用動力源。應分析所有發動機失效導致所有液壓能源系統失效及備用動力源失效的概率，從而以此來保證全發失效后飛機可操縱。

4.3 MOC6飛行試驗

通過驗證試飛，來考核飛控系統在所有發動機都失效情況下對飛機的操縱能力。實際驗證試飛過程中為確保安全一般不要求設置真實的所有發動機都失效，通常要求在巡航階段設置所有發動機出于慢車狀態或者對于雙發飛機設置成一發停車另一發慢車，并空中模擬著陸來考核在所有發動機都失效后飛控系統對飛機的操縱能力。對于目前電傳式飛機，在模擬發動機停車時應通過試飛改裝來切斷發動機驅動的能源裝置，依靠備用動力源來完成試飛科目。在驗證試飛前應確定試驗所需的高度、速度、重量、重心、飛機姿態等條件，確定試驗包線。在雙發失效的試驗中，不應該開啟輔助動力裝置(APU)。

通過試飛驗證所有發動機都失效的情況下飛機仍可操縱，建議試飛試驗程序如下。

(1)輔助動力裝置(APU)保持運轉，但是APU電機關閉;(2)雙發慢車;(3)保留備用動力源對應的液壓系統，其余液壓系統關閉;(4)關閉左、右發電機，備用動力源液壓系統失壓;(5)備用動力源自動放下為全機供電，備用動力源對應的液壓系統為飛控系統供壓，此時主飛控系統處于最小構型;(6)飛機做模擬著陸;(7)開啟左右發電機;(8)開啟其余液壓系統。

4.4 MOC8模擬器試驗

工程模擬器試驗的目的，一方面是在試飛之前讓試飛員通過在工程模擬器上熟悉故障試飛時飛機的操縱性，減小試飛風險;另一方面對于高風險的試飛科目，比如驗證爬升階段所有發動機都失效時飛機的操縱性能，則在工程模擬器上進行驗證。在預定的狀態下設置雙發失效故障，檢查故障后飛機的操縱能力和拉平著陸能力。

通過工程模擬器模擬全發失效，并由飛行員進行操作，給出在各種狀態下姿態糾正、航向糾正飛機所需要的舵面操作量，驗證在最小操作舵面的情況下飛控舵面的操作要求，以及液壓能源系統的供給要求。

5 結語

本文對運輸類飛機雙發失效的適航條款進行了分析研究，提出了雙發失效適航符合性驗證的方法，并對雙發失效適航符合性的分析計算、試驗室試驗及飛行試驗實施的步驟進行了分析研究。在實際的工作中我們還需要對雙發失效適航符合性的驗證方法進行擴充和完善，使其具有更好的可操作性。

參考文獻

[1]\tCCAR-25-R3.運輸類飛機適航標準[S].2001.

[2]\t李亞男，王偉達，王興波.民用飛機飛行操縱系統對CCAR25.671(d)條款符合性的適航驗證方法分析[J].民用飛機與設計，2011.